超冷等離子體首次在實驗室實現磁約束

據《物理評論快報》近日報道，美國萊斯大學物理學家發現了一種將世界上最冷的等離子體捕獲在磁瓶中的方法。這項技術成就有助於推動對清潔能源、太空天氣和天體物理學的研究。

作為在最極端的環境中和特定條件下形成的電子和離子的濃湯，等離子體本質上是很難觀察到的。但萊斯大學自然科學系主任湯姆·基利安表示：“要了解太陽風如何與地球相互作用，或如何通過核聚變產生清潔能源，就必須了解等離子體在磁場中的行為。”

研究團隊在最新實驗中使用的等離子體被描述為世界上最冷的等離子體，其溫度比絕對零度高約1℃，即-272℃。這種超冷等離子體一旦產生便迅速膨脹，在幾千分之一秒內完全消散。研究團隊使用所謂的四極磁體裝置，最終將超冷等離子體捕獲並保持在百分之一秒的時間。

在聚變反應堆中，等離子體流被加熱到高達1.5億攝氏度的溫度，並用磁體穩定以產生電能。保持等離子體足夠長的時間以使這些反應發生，是追求清潔核聚變能的關鍵。研究人員表示，能在一個非常原始的實驗室等離子體中觀察事物，有助於更好地理解粒子如何與磁場相互作用。

基利安稱，該項成果為研究更復雜環境（例如太陽大氣層或白矮星）中的中性等離子體提供了一個潔淨可控的試驗台。太陽物理學家此前很少能清楚地觀察到太陽大氣中的特定特征，因為部分大氣層位於相機與這些特征之間，其中無關的現象會掩蓋他們想要觀察的事物。而瓶裝超冷等離子體提供了新途徑，使他們能研究太陽風中的等離子體與地球磁場碰撞時發生的反應，或研究太陽大氣中的特殊特征。